JP6355247B2 - 透過光検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査装置で不良品として判定された袋詰め商品をライン外へ排除する振分装置と、前記検査装置と振分装置とを備えた振分システムに関する。

包装機で袋詰め商品を製造するときに、袋のシール部分に内容物が噛み込まれると、袋の密閉が不完全になり、それに起因して内容物の品質劣化を招いたり、袋から充填ガスが抜けて内容物が押し潰されたりする。そのため、この種の製造ラインでは、包装機に噛み込みセンサを搭載したり、包装機の下流側にシール不良検査装置を設置したりして、シール不良の袋を製造ラインから排除するようにしている。

包装機に噛み込みセンサを搭載したものとしては、例えば、下記特許文献１に記載の包装機が知られている。この包装機では、横シール機がチューブ状の袋を挟んで横シールするときの挟持間隔を近接センサで検出し、検出した間隔が所定値より大きければ、横シール部分に噛み込みが発生したと判断する。しかし、この種の包装機では、チューブ状の袋を挟むときに、先行袋の上端部と後続袋の下端部とを同時に横シールするため、横シール部への噛み込みが検出されても、どちらの袋に噛み込みが発生したかは弁別できない。そのため、噛み込みが検出されると、両方の袋を製造ラインから排除するようにしている。

一方、包装機の下流側に設置されるシール不良検査装置としては、例えば、下記特許文献２に記載のＸ線検査装置が知られている。このＸ線検査装置では、個々の袋にＸ線を照射して得られたＸ線透過画像に基づいて、シール部への内容物の噛み込みを検査する。そのため、個々の袋に対して精度良くシール不良を検査することができる。

特開２０１２−９８１６２号公報 特開２００５−１２７９６２号公報

前者の包装機では、近接センサで横シール部への噛み込みを検出するため、噛み込んだ物が微小で扁平になり易いものであれば、検出できないことがある。例えば、高精度の近接センサでも、噛み込みによって生ずる偏差が１ミリメートル未満になると、検出できなくなる。これに対し、後者のＸ線検査装置では、噛み込まれた物のＸ線透過量がシール部のＸ線透過量と異なれば、それを濃淡画像から検出するので、微小で扁平なものであっても確実に検出することができる特長がある。

しかし、Ｘ線検査装置では、噛み込まれた物が存在せず、シールが不完全なだけの袋を検出することができない問題がある。例えば、縦ピロー包装機で袋をシールするときは、先行袋の上端部とそれに続く後続袋の下端部とを同時にシールするが、その際、図１に示すように、先行袋Ａ１のシール部分Ｓ２に内容物の破片Ｃが噛み込まれると、その破片Ｃの周囲には、シールが不完全な領域Ｒが形成される。その不完全領域Ｒは、先行袋Ａ１のシール部分Ｓ２だけに留まらず、それと連なる後続袋Ａ２のシール部分Ｓ１にも広がることがある。そうした後続袋Ａ２が先行袋Ａ１と分離された状態でＸ線検査装置に搬入されると、後続袋Ａ２の不完全領域Ｒには、破片Ｃ１が含まれていないために、Ｘ線検査装置は、それを正常品と判断してしまう。

さらに、シール部分Ｓ２に破片Ｃ１の噛み込みが検出されると、その周囲には、それよりもさらに小さい複数の破片が存在するとことがあるが、そうした微小な破片は、Ｘ線検査装置でも検出されないことがある。特に、微小な破片がシール部分Ｓ１と内容物を収納した袋部分との境界に噛み込まれると、そこの包材が薄くなって袋部分から充填ガスがリークすることがある。

こうした不完全領域Ｒのある袋でも、そこのシール性能が劣るため、温度上昇や外圧等による袋の膨張によって、そこから充填ガスがリークしたり裂けたりする。したがって、Ｘ線検査装置では検出できないような微小な破片が噛み込まれた不良品だけでなく、シールの不完全な不良品も排除する必要があるが、これまでのＸ線検査装置では、そうした排除はできないという問題があった。また、検査する光線がＸ線以外の物品を透過する光線を用いた検査装置でも同様の問題があった。
本発明は、こうした不良品でも確実に製造ラインから排除することのできる新たな透過光検査装置を提供することを課題とする。

本発明に係る透過光検査装置は、内容物が充填された袋をそれと繋がる後続の袋から分離して形成される袋詰め商品を検査する透過光検査装置であって、前記袋詰め商品を搬送する搬送コンベアと、搬送される袋詰め商品に光線を照射する光線照射手段と、前記袋詰め商品を透過した光線を検出するラインセンサと、前記ラインセンサから出力される光線信号に基づいて、袋詰め商品の両端に形成されたシール部分への内容物の噛み込みを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、下流側の振分装置に対して不良品の排除を指示する指示手段と、前記検出手段が内容物の噛み込みを検出すると、内容物を噛み込んだ横シール部分が先行の袋と繋がっていたか、後続の袋と繋がっていたかを判定する判定手段とを備え、前記指示手段は、その判定結果が先行の袋であれば、先行の袋に対する排除に続いて当該袋の排除を指示し、その判定結果が後続の袋であれば、当該袋に対する排除に続いて後続の袋の排除を指示することを特徴とする。

この透過光検査装置では、縦ピロー或いは横ピローの包装機から排出される袋詰め商品を検査対象とする。そのため、この検査装置には、図２に示すように、通常は、袋の両端に形成されたシール部分Ｓ１、Ｓ２が矢印Ｆで示す搬送方向の前後に位置する姿勢で搬送されるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、図３に示すように、各袋Ｂ１〜Ｂ３の両端のシール部分Ｓ１、Ｓ２が搬送方向に対して直行する方向に位置する場合でも対象となる。そして、何れの搬送姿勢であっても、図２、図３に示すように、先行の袋詰め商品Ｂ１の後に、それから分離された袋詰め商品Ｂ２が続き、さらにその後に、その袋詰め商品Ｂ２から分離された後続の袋詰め商品Ｂ３が続く順序で搬送される。

こうした順序で搬送される袋詰め商品に光線を照射し、物品を透過して検出された光線信号に基づいて、検出手段がシール部分への内容物の噛み込みを検出する。続いて判定手段は、内容物を噛み込んだシール部分が先行の袋と繋がっていたか、後続の袋と繋がっていたかを判定する。例えば、図２に示すように、中央の袋詰め商品Ｂ２の前側のシール部分Ｓ１に破片Ｃが噛み込まれていたとすると、このシール部分Ｓ１と繋がっていたのは、先行の袋詰め商品Ｂ１であるから、この場合には、指示手段は、先行の袋詰め商品Ｂ１に対する排除に続いて当該袋詰め商品Ｂ２の排除を振分装置に指示する。

また、図３、図４に示すように、中央の袋詰め商品Ｂ２の後側のシール部分Ｓ２に破片Ｃが噛み込まれていたとすると、このシール部分Ｓ２と繋がっていたのは、後続の袋詰め商品Ｂ３のシール部分Ｓ１であるから、この場合には、指示手段は、当該袋詰め商品Ｂ２に対する排除に続いて後続の袋詰め商品Ｂ３の排除を振分装置に指示する。

前述のように、袋詰め商品Ｂ２のシール部分Ｓ１（Ｓ２）に破片Ｃが噛み込まれていると、それと繋がっていた前後の袋Ｂ１（Ｂ３）のシール部分Ｓ２、Ｓ１には、シールが不完全な不完全領域Ｒが形成されていることがある。それだけに止まらず、破片Ｃの周囲には、検出されない微小な破片の存在も考えられ、そうした微小な破片も隣接のシール部分Ｓ２、Ｓ１に噛み込まれている可能性がある。
そこで、本発明では、そうした不良品を排除するために、噛み込みのある袋詰め商品だけでなく、それと繋がっていた袋詰め商品をも不良品として排除する。

こうした排除は、包装機に近接センサを搭載した前記特許文献１でも見られたが、近接センサでは、噛み込まれたものが扁平になると殆ど検出できないが、本発明では、そうした扁平なものでも、シール部分の光線透過量との間に差異があれば、検出できる。しかも、噛み込みが発生すると、その影響は、そのシール部分に止まらず、隣接するシール部分にも及ぶ。さらには、噛み込まれた物の周囲には、検出できないような微小な破片も存在しており、それらも隣接するシール部分に噛み込まれていると推定して排除するから、不良品が市場に出回るリスクを可及的に少なくすることができる。

また、本発明では、先行の袋詰め商品に対する検査結果が正常であっても、それに続く袋詰め商品に噛み込みが検出されると、検査の終了した先行の袋詰め商品を爾後的に不良品として排除しなければならない。そこで、本発明では、先行の袋詰め商品が振分装置で振り分けられる前に、次の袋詰め商品に対する噛み込み検査が終了しているように設定している。具体的には、噛み込み検査の終了した袋詰め商品が下流側の振分装置に到達するまでに、次の袋詰め商品に対する検査が終了するように、検査終了時点から振分装置に至るまでの袋詰め商品の移動距離と搬送速度とを設定している。ただし、袋詰め商品が一定間隔で搬送されるとは限らないから、振分を確実にするには、透過光検査装置の直後に振分装置を配置するのではなく、振分装置を透過光検査装置よりかなり離れた下流側に配置するのが好ましい。

本発明によれば、シールが不完全なだけのシール不良品や、透過光検査装置では検出できないような微小なものを噛み込んだ不良品であっても、透過光検査装置で確実に排除することができるから、これまでの透過光検査装置では、避けることができなかった不良品の出荷を無くすことができる。

前後に繋がった袋Ａ１、Ａ２の横シール部Ｓ１に噛み込みが発生した場合に、後続の袋Ａ２の横シール部Ｓ２にもシールの不完全領域Ｒが広がることの説明図。 横向き姿勢で搬送される袋Ｂ２の横シール部Ｓ１に噛み込みが発生した場合に、前後の袋Ｂ１，Ｂ３のどちら側の袋を排除すべきかを説明する図。 縦向き姿勢で搬送される袋Ｂ２の横シール部Ｓ２に噛み込みが発生した場合に、前後の袋Ｂ１、Ｂ３のどちら側の袋を排除すべきかを説明する図。 横向き姿勢で搬送される袋Ｂ２の横シール部Ｓ２に噛み込みが発生した場合に、前後の袋Ｂ１、Ｂ３のどちら側の袋を排除すべきかを説明する図。 本発明に係るＸ線検査装置の一実施形態を示す概略構成図。 上記実施形態の構成ブロック図。 Ｘ線透過信号を二次元に展開して得られるＸ線画像の一例。

以下、本発明に係るＸ線検査装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図５は、本発明に係るＸ線検査装置を袋詰め商品の検査ラインに組み込んだ場合の概略構成図を示す。この図において、Ｘ線検査装置１００の入口側には、コンベア２０が接続され、出口側には、振分装置３０が接続されている。そして、図示しない包装機から搬送されてきた袋詰め商品Ｂは、コンベア２０を介してＸ線検査装置１００に搬入され、そこで不良品として判定されたものは、下流の振分装置３０でライン外へ排出され、それ以外の袋詰め商品Ｂは、振分装置３０を素通りして下流の梱包ラインへと搬送される。

図示しない包装機は、横シール機がチューブ状の袋を挟んで先行袋の上端部と後続袋の下端部とを同時に横シールする縦ピロータイプの包装機である。そのため、図５の実施形態では、搬送される各袋Ｂは、図２、図４に示す横向き姿勢で、前後に並んだ状態でＸ線検査装置１００に搬入される。

Ｘ線検査装置１００は、主としてＸ線を遮蔽するシールドボックス１０と、シールボックス１０の出入口間に架け渡された搬送コンベア１１と、搬送される袋詰め商品ＢにＸ線を照射するＸ線照射手段１２と、照射されたＸ線を検出するラインセンサ１３と、操作画面を操作して運転条件や検査条件を設定することのできるタッチパネル１４と、これらを制御する制御コンピュータ１５（図６参照）と、シールドボックス１０全体を支持する支持脚１６とを備えている。

シールドボックス１０内には、搬送される袋詰め商品ＢにＸ線を照射する照射室が設けられ、その照射室の上部には、Ｘ線照射手段１２が配置され、それと対向する下方には、搬送コンベア１１が配置されている。また、搬送コンベア１１の上下のベルト間には、袋詰め商品Ｂとベルトとを透過したX線を検出するラインセンサ１３が矢印Ｆで示す搬送方向と直行する方向に配置されている。また、シールドボックス１０の上部正面には、タッチパネル１４が設けられている。

搬送コンベア１１は、シールドボックス１０の入口と出口との間に架け渡されたベルトコンベアであって、検査ラインに設定された速度でもって袋詰め商品Ｂを搬送するように設定されている。また、その入口と出口には、Ｘ線の漏洩を防止する図示しない遮蔽暖簾がそれぞれ設けられている。

Ｘ線照射手段１２は、周知構成のＸ線発生装置であって、シールドボックス１０内に収納された図示しないＸ線管から照射されたＸ線は、図示しないコリメータによって袋詰め商品Ｂの搬送方向と直行する方向に広がる扇状ビームに絞られて搬送コンベア１１に向けて照射される。照射されたＸ線は、袋詰め商品Ｂと搬送コンベア１１のベルトとを透過してラインセンサ１３に入力される。

ラインセンサ１３は、袋詰め商品Ｂの搬送方向と直行する方向に直線状に配列された複数のフォトダイオードと、その上に設けられた複数のシンチレータとで構成されている。そして、袋詰め商品Ｂを透過してきたＸ線は、各シンチレータで光に変換され、その光が各フォトダイオードで電気信号に変換されて、Ｘ線透過信号として出力される。こうして出力されたＸ線透過信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタル量に変換されて制御コンピュータ１５に入力される。

図６は、Ｘ線検査装置１００の構成ブロック図を示す。この図において、制御コンピュータ１５は、ＣＰＵ１とＲＯＭ２とＲＡＭ３とＨＤＤ（ハードディスク）４を備えている。ＣＰＵ１は、アドレスバスやデータバスを介してＲＯＭ２、ＲＡＭ３、ＨＤＤ４と接続されている。また、制御コンピュータ１５は、搬送コンベア１１、Ｘ線照射手段１２、ラインセンサ１３、タッチパネル１４と接続され、さらに振分装置３０とも接続されて、これらをコントロールする。

ＨＤＤ４には、画像生成モジュール、輪郭抽出モジュール、横シール領域特定モジュール、噛み込み検出モジュール、振分指示モジュール、不良品判定モジュール、異物検査モジュール等を含む検査プログラムが格納されている。そして、ＣＰＵ１がこれらの検査プログラムをＨＤＤ４から読み出して実行することにより、後述の各機能が実現されるようになっている。

タッチパネル１５は、フルドット表示の液晶ディスプレイで構成され、そこに表示される設定画面を操作することにより、Ｘ線検査装置１００の起動・停止、必要な運転条件や検査条件等が設定できるようになっている。例えば、運転開始前の初期画面では、搬送コンベア１１の搬送速度やＸ線照射手段１２のＸ線強度等の運転条件が設定可能であり、運転開始後の予約画面では、例えば、二次元画像を処理するときの検出感度や横シール領域を特定するための袋サイズやシール部の寸法等が設定可能となっている。

画像処理手段５は、画像生成モジュールと輪郭抽出モジュールと横シール領域特定モジュールとを実行することによって実現される機能である。画像生成モジュールが実行されると、入力されたＸ線透過信号に基づいて、図７に示すような二次元のＸ線画像が生成される。続いて、輪郭抽出モジュールが実行されて、袋ｂの輪郭が抽出される。次に、横シール領域特定モジュールが実行されて、予め設定された横シール部の寸法情報から袋ｂの両端に形成された上下の横シール領域Ｓ１０、Ｓ２０が特定される。

検出手段６は、こうして特定された横シール領域Ｓ１０、Ｓ２０に対し、噛み込み検出モジュールを実行することにより、その領域Ｓ１０、Ｓ２０における噛み込みの有無、即ち、内容物の破片の有無を検査する。具体的には、予め設定された閾値で横シール領域Ｓ１０、Ｓ２０の画像データを二値化して、破片のみの画像を抽出する。一般的に、内容物の破片の方が袋ｂの素材よりもＸ線透過量が低いので、タッチパネル１４から袋ｂの素材のＸ線透過量と内容物の破片のＸ線透過量との略中間レベル付近に閾値を設定しておけばこの閾値よりも低いＸ線透過量の部分が内容物の破片となって抽出される。

判定手段７は、こうして横シール領域への噛み込みが検出されると、不良品判定モジュールを実行して、内容物の破片を噛み込んだ横シール部分Ｓ１、Ｓ２が先行の袋と繋がっていたか、後続の袋と繋がっていたかを判定する。例えば、図２に示すように、中央の袋詰め商品Ｂ２の前側の横シール部分Ｓ１に破片Ｃが噛み込まれていたとすると、図７のＸ線画像では、上側の横シール領域Ｓ１０に破片が現れるので、この場合には、この横シール領域Ｓ１０と繋がっていたのは、先行の袋詰め商品Ｂであると判定する。また、図３、図４に示すように、中央の袋詰め商品Ｂ２の後側の横シール部分Ｓ２に破片Ｃが噛み込まれていたとすると、図７では、下側の横シール領域Ｓ２０に破片が現れるので、この場合には、この横シール領域Ｓ２０と繋がっていたのは、後続の袋詰め商品Ｂ３であると判定する。

指示手段８は、判定手段６の判定結果を受けると、振分指示モジュールを実行して、その判定結果が先行の袋ｂであれば、先行の袋詰め商品Ｂの排除に続いて当該袋詰め商品Ｂの排除を振分手段３０に指示する。また、後続の袋ｂであれば、当該袋詰め商品Ｂの排除に続いて後続の袋詰め商品Ｂの排除を振分装置３０に指示する。例えば、図２において、中央の袋詰め商品Ｂ２と先行の袋詰め商品Ｂ１の排除が指示された場合は、まず、袋詰め商品Ｂ１に対する排除信号Ｅを振分装置３０に送信し、続いて、袋詰め商品Ｂ２に対する排除信号Ｅを送信する。

振分装置３０は、図５に示すように、袋詰め商品Ｂを搬送するコンベア３１と、搬送中の袋詰め商品Ｂをライン外へ排除する振分アーム３２と、コンベア３１と振分アーム３２とを駆動制御する制御部３３と、袋詰め商品Ｂを検出して制御部３３に検出信号を送るセンサ３４とを備えている。そして、図２に示すように、先行の袋詰め商品Ｂ１と、それに続く袋詰め商品Ｂ２の排除が指示されると、制御部３３は、センサ３４が先行の袋詰め商品Ｂ１を検出したタイミングで振分アーム３４を駆動して振分位置に移動させる。これにより、搬送されてきた袋詰め商品Ｂ１が振分アーム３４に当たってライン外へ排出され、続く袋詰め商品Ｂ２も振分アーム３４に当たってライン外へ排出される。

一方、制御部３３は、センサ３４が袋詰め商品Ｂ２を検出すると、その時点からタイマーを働かせ、それがタイムアップすると、最後に振り分ける袋詰め商品Ｂ２が排出されたとして振分アーム３２を初期位置に戻す。

この実施形態では、アーム式の振分装置３０を使用したが、これに限定されるものではなく、袋詰め商品の特性に応じて、ドロップベルト式、エアジェット式、プッシャー式等の振分装置を使用することもできる。

次に、この実施形態に係る検査システム１００の動作について説明する。

まず、検査ラインの搬送速度に応じてＸ線検査装置１００と振分装置３０の搬送速度を設定し、続いて、前後する袋詰め商品Ｂの最小間隔も設定する。その際、一つの検査対象物に要する検査時間は、コンピュータの処理能力で決まり、Ｘ線検査装置１００と振分装置３０との間隔も既知であり、さらに前後する袋詰め商品Ｂの間隔も既知であるので、袋詰め商品Ｂに対する検査時間の方が、検査を終えた先行の袋詰め商品Ｂがセンサ３４の検出位置に到達するまでの時間よりも長く掛かるような場合は、警告をタッチパネル１４に表示して搬送速度を下げるように案内する。それができないときは、振分装置３０をＸ線検査装置１００から少し離れた位置に配置する。

こうした初期設定の後、運転を開始すると、各袋詰め商品Ｂは、典型的には、図２に示すような横向き姿勢と順序でＸ線検査装置１００に搬入される。
一方、ラインセンサ１３は、Ｘ線透過信号を常時出力し、それに対応するデジタル信号は、バッファメモリに常時蓄えられているので、画像処理手段５は、その出力に変化が見られると、袋詰め商品Ｂがラインセンサ１３の検出位置に到達したと判断して、蓄積したＸ線透過信号を二次元のＸ線画像に展開する。

続いて、画像処理手段５は、二次元に展開されたＸ線画像から、図７に示すような袋ｂの輪郭を抽出し、続いて予め設定された横シール部Ｓ１、Ｓ２の寸法情報から横シール領域Ｓ１０、Ｓ２０を特定する。

こうして横シール領域Ｓ１０、Ｓ２０が特定されると、次に、検出手段６が作動してそれらの領域Ｓ１０、Ｓ２０における噛み込みの有無を検査する。そして、横シール領域Ｓ１０への噛み込みが検出されると、判定手段７は、その袋ｂと、それより先に検査した先行の袋ｂも不良品として判定する。また、横シール領域Ｓ２０への噛み込みが検出されると、判定手段７は、その袋ｂと、それに続く後続の袋ｂも不良品として判定する。さらに両方の横シール領域Ｓ１０、Ｓ２０に噛み込みが検出されると、判定手段７は、その袋ｂと、それに前後する両方の袋ｂも不良品として判定する。

こうして不良品が判定されると、指示手段８は、振分装置３０に対して不良品の振分を指示する。振分装置３０は、その振分指示に基づいて、不良品がセンサ３４で検出される度に、振分アーム３２を駆動して不良品をライン外へ排出する。ただし、不良品が前後する場合は、振分アーム３２は、振分位置に保持されたままで不良品を順次排出する。

＜変形例１＞
上記実施例では、不良品があれば、振分装置に振分信号を送信するようにしたが、これに替えて、良品でも不良品でも常時振り分けるように振分装置を設定しておき、良品の場合だけ、振り分けない否定信号を送信するように設定しても良い。これにより、送信ミスによる不良品の出荷を防止することができる。

＜変形例２＞
上記実施例では検査装置としてＸ線検査装置を用いたが、近赤外線を袋詰め商品に照射してシール部分への内容物の噛み込みを検査する検査装置も使用することができる。他に袋詰め商品に照射して透過する光線で検査するものであればよい。

＜変形例３＞
上記実施例では検査装置としてＸ線検査装置を用いたが、例えば、特許文献１に記載の近接センサでシール部分への内容物の噛み込みを検出するものも使用することができる。

＜変形例４＞
また、上記実施例の振分装置としてはアーム式であったが、他の方式として、ドロップベルト式、エアジェット式、プッシャー式等の振分装置を使用することができる。

６ 検出手段
７ 判定手段
８ 指示手段
１１ 搬送コンベア
１２ Ｘ線照射手段
１３ ラインセンサ
１４ タッチパネル
３０ 振分装置
１００ Ｘ線検査装置
Ｂ 袋詰め商品
ｂ 袋

Claims (1)

1. 内容物が充填された袋をそれと繋がる後続の袋から分離して形成される袋詰め商品を検査する透過光検査装置であって、
   前記袋詰め商品を搬送する搬送コンベアと、
   搬送される袋詰め商品に光線を照射する光線照射手段と、
   前記袋詰め商品を透過した光線を検出するラインセンサと、
   前記ラインセンサから出力される光線信号に基づいて、袋詰め商品の両端に形成されたシール部分への内容物の噛み込みを検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて、下流側の振分装置に対して不良品の排除を指示する指示手段と、
   前記検出手段が内容物の噛み込みを検出すると、内容物を噛み込んだ横シール部分が先行の袋と繋がっていたか、後続の袋と繋がっていたかを判定する判定手段とを備え、
   前記指示手段は、その判定結果が先行の袋であれば、先行の袋に対する排除に続いて当該袋の排除を指示し、その判定結果が後続の袋であれば、当該袋に対する排除に続いて後続の袋の排除を指示することを特徴とする透過光検査装置。